JP2018056468A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板をヒータで加熱することで処理液の反応を促進させながら基板処理を行う基板処理装置において、基板保持部がヒータによって高温になっても基板保持部を正常に機能させることの可能な基板処理装置を提供することである。【解決手段】第１ボールねじ機構６１が永久磁石片２２１を上昇させると、同一極性の永久磁石片２２４は反発して磁気浮遊力が発生し、第１回転側可動部材８１を持ち上げる。永久磁石片２４の上昇動作は第１動作変換機構ＦＴ１によってウエハＷを挟持する挟持部材の開放動作に変換される。永久磁石片２２１、２２４をペルチェ素子７１で冷却することでウエハＷの加熱による永久磁石片２２１、２２４の磁力減衰を防止する。【選択図】図４

Description

本発明は、回転中の基板に向けて処理液を供給して基板処理を行う枚葉型の基板処理装置に関する。基板処理装置で処理の対象となる基板には、たとえば、半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

特許文献１などには、基板をヒータなどで加熱しつつ基板処理を行う基板処理装置が開示されている。

特開２０１４−０７２３８９号公報

このような基板処理装置では高温の処理液を用いて基板処理できるため処理効率が高くすることが可能になるが、その一方でヒータが基板保持部を高温にすることによる弊害も懸念されている。例えば、基板保持部は基板の周縁部をチャックピンで挟持して支持する。チャックピンの開閉機構は磁石の反発力を利用することで開閉される。ヒータが基板保持部を高温に加熱するとチャックピンの開閉機構中の磁石が磁力を失い、正常に機能しなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、基板をヒータで加熱することで処理液の反応を促進させながら基板処理を行う基板処理装置において、ヒータにより基板保持部が高温になっても基板保持部を正常に機能させることの可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、スピンチャックと、前記スピンチャックを回転させる回転部材と、前記スピンチャックの上面において前記基板の外周を挟持することにより前記基板を前記スピンチャックに支持する挟持部材と、前記スピンチャックに支持された基板に向けて処理液を供給する処理液供給部材と、前記スピンチャックに支持された基板を加熱する加熱手段と、スピンチャック内に設けられた前記挟持部材を開閉させる挟持部材開閉機構と、前記スピンチャックと非接触の位置に配置され、前記挟持部材を開閉させるための駆動力を発生させる駆動力発生機構と、前記駆動力発生機構で発生した駆動力を前記開閉機構に非接触で伝達する、同一極性の一対の磁石を含む駆動力伝達機構と、前記リンク機構の一対の磁石を少なくとも一方を冷却する冷却機構とを備えた基板処理装置である。

請求項１記載の発明によれば、基板を挟持部材によりスピンチャックに支持することができる。回転部材によりスピンチャックを回転させることにより基板が回転され、処理液供給部材から処理液を供給すると共に、加熱手段で基板を加熱することができる。駆動力発生機構から発生した駆動力はリンク機構を介して開閉機構に伝達され挟持部材を開閉させる。冷却機構は一対の磁石の少なくとも一方を冷却するため、加熱機構によりリンク機構が加熱されたとしても磁力の低下を防止することができリンク機構を正常に動作させ続けることが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記冷却機構は前記磁石の近傍に固定されたペルチェ素子を含む、基板処理装置である。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、前記冷却機構は冷却された不活性ガスを前記磁石に吹き付けるノズルを含む、基板処理装置である。

各請求項に記載の発明によれば、ヒータによる基板加熱を伴う基板処理を行う基板処理装置において挟持部材がヒータにより高温になっても挟持部材を正常に開閉させることができる。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 上記基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。 上記スピンチャックのスピンベース内に備えられた動作変換機構の配置を説明するための平面図である。 上記基板処理装置の構成を説明するための断面図である。 挟持部材を駆動するための駆動機構の構成を説明するための平面図である。 第１および第２非回転側可動部材から伝達される駆動力を挟持部材の動作に変換する動作変換機構の構成を説明するための斜視図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの上面および下面に形成された薄膜とウエハＷの表面の周縁部および端面に形成されている薄膜を同時に除去することができるものである。この基板処理装置は、ウエハＷをその裏面を下方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線回りに回転するスピンチャック１を処理カップＣＵの中に備えている。

スピンチャック１は、回転駆動機構としてのモータ２の駆動軸である回転軸に結合されて回転されるようになっている。この回転軸は、中空軸とされていて、その内部には、純水またはエッチング液を供給することができる処理液供給管３が挿通されている。この処理液供給管３には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に吐出口を有する中心軸ノズル（固定ノズル）が結合されており、この中心軸ノズルの吐出口から、ウエハＷの下面に向けて、純水またはエッチング液を供給できる。処理液供給管３には、純水供給源に接続された純水供給バルブ４またはエッチング液供給源に接続されたエッチング液供給バルブ５を介して、純水またはエッチング液が所要のタイミングで供給されるようになっている。

エッチング液には、ウエハＷの表面（上面または下面）から除去しようとする薄膜の種類に応じた種類のものが適用される。たとえば、ウエハＷの下面等から銅薄膜等の金属膜を除去するときには、たとえば、塩酸と過酸化水素水との混合液、フッ酸と過酸化水素水との混合液、またはフッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。また、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜またはシリコン酸化膜をウエハＷから除去するときには、たとえば、フッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。さらに、ウエハＷ上の酸化膜を除去するときには、たとえば、希フッ酸がエッチング液として用いられる。

また、ウエハＷの上方には、ウエハＷの上面に向けて純水やエッチング液を供給するためのノズル６が配設されている。ノズル６には処理液配管７が連通している。処理液配管７には、純水供給源に接続された純水供給バルブ８またはエッチング液供給源に接続されたエッチング液供給バルブ９を介して、純水またはエッチング液が所要のタイミングで供給されるようになっている。

ノズル６は図示しないスキャンアームに取り付けられている。スキャンアームは、ウエハＷの上方とウエハＷの上方から外れた位置との間で往復移動することができる。このスキャンアームは、ウエハＷの上面全面に対して処理を行うような場合に用いられる。

ウエハＷの上方にはウエハＷに向けて赤外線を照射しウエハＷの上面を加熱するヒータ１０が対向配置されている。ヒータ１０は後述する基板処理と並行してウエハＷに赤外線を照射しウエハＷおよびウエハの外周部を挟持して保持する挟持部材Ｆ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３を例えば２００℃に加熱する。

ヒータ１０は例えば赤外線ランプであり、フィラメントと、フィラメントを収容する石英管と、これらを収容するランプハウジングと、を含む。石英管は赤外線を含む光を放出する。この赤外線を含む光は、ランプハウジング外表面から放射され、あるいは、ランプハウジングを加熱してその外表面から輻射光を放射させ、ウエハＷを加熱する。

この基板処理装置は、モータ２の回転動作、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３の開閉動作、バルブ４、５、８、および９の開閉動作、ヒータ１０のＯＮ／ＯＦＦ切替動作、カップＣＵの昇降動作など制御する制御部１００をさらに有している。

図２は、スピンチャック１の平面図である。スピンチャック１は、円盤状のスピンベース２１を備え、このスピンベース２１の上面には、その周縁部にほぼ等角度間隔で複数本（この実施形態では６本）の挟持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３が配置されている。

これらのうち、周方向に沿って１つ置きに配置された３つの挟持部材Ｆ１〜Ｆ３は、第１挟持部材群を構成していて、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。残る３つの挟持部材Ｓ１〜Ｓ３は、第２挟持部材群を構成しており、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。

第１挟持部材群を構成する挟持部材Ｆ１〜Ｆ３と、第２挟持部材群を構成する挟持部材Ｓ１〜Ｓ３とは、互いに独立して動作可能である。すなわち、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３によって、ウエハＷをほぼ１２０度ずつの角度間隔の端面位置で挟持しているときに、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持を解除しておくことができる。また、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３によるウエハＷの挟持を解除している状態で、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３によって、ウエハＷをほぼ１２０度の角度間隔の端面位置で３箇所において当接させ、ウエハＷを挟持することができる。さらには、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３およびＳ１〜Ｓ３のすべてによって、ウエハＷを挟持することができ、この場合には、ほぼ６０度の角度間隔の６箇所の端面位置においてウエハＷを挟持することができる。

また、スピンベース２１の中心には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に対向する吐出口２６ａを有する中心軸ノズル２６が固定されている。中心軸ノズル２６には処理液供給管３が連通している。

図３は、スピンベース２１内に備えられた動作変換機構の配置を説明するための平面図である。スピンベース２１には、挟持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を連動して作動させるための第１動作変換機構ＦＴ１と、挟持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を連動して動作させるための第２動作変換機構ＦＴ２とが設けられている。第１動作変換機構ＦＴ１は、挟持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構３１，３２，３３と、これらのリンク機構３１〜３３を連動させるための第１連動リング３４とを備えている。同様に、第２動作変換機構ＦＴ２は、挟持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構４１，４２，４３と、これらのリンク機構４１〜４３を連動させるための第２連動リング４４とを備えている。

第１連動リング３４および第２連動リング４４は、スピンベース２１の回転軸線に対して同心に配置されたほぼ円環状の部材であり、第２連動リング４４は、第１連動リング３４よりも外側に配置されている。これらの第１および第２連動リング３４，４４は、スピンベース２１の回転軸線に沿って昇降可能となっている。第１連動リング３４および後述する一対の永久磁石片２２１、２２４は、同じく後述する第１ボールねじ機構６１で発生した駆動力を第１リンク機構３１、３２、３３に伝達する機能を有している（駆動力伝達機構）。第２連動リング４４および後述する一対の永久磁石片２２２、２２５は、同じく後述する第２ボールねじ機構６２で発生した駆動力を第２リンク機構４１、４２、４３に伝達する機能を有している（駆動力伝達機構）。

第１連動リング３４を昇降させることによって、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３を作動させ開閉させることができ、第２連動リング４４を昇降させることによって、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３を作動させ開閉させることができる。

図４は、スピンチャック１に関連する構成を説明するための断面図である。スピンベース２１は、上板２２と下板２３とをボルトで固定して構成されており、上板２２と下板２３との間に第１および第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２を収容する収容空間が形成されている。上板２２および下板２３の中央部には、スピンベース２１を貫通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４を通り、さらに、スピンチャック１の回転軸２５を挿通するように、処理液供給管３が配置されている。この処理液供給管３の上端には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に対向する吐出口２６ａを有する中心軸ノズル２６が固定されている。

回転軸２５はモータ２の駆動軸と一体化しており、モータ２を貫通して設けられている。回転軸２５の周囲には回転軸２５を取り囲むようにほぼ円環状のギヤケース５１が取り付けられている。ギヤケース５１上には、図５の平面図に示すように、第１のモータＭ１と第２モータＭ２とが回転軸２５に対して回転対称な位置に固定されている。

ギヤケース５１の内部には、図４に示されているように、その内壁面の内周側および外周側にそれぞれ軸受け５２，５３が圧入されている。軸受け５２，５３は回転軸２５に対して同軸に配置されている。内側の軸受け５２の回転側リングには、回転軸２５を包囲するリング状の第１ギヤ５４が固定されており、外側の軸受け５３の回転側リングには回転軸２５を包囲するリング状の第２ギヤ５５が固定されている。したがって、ギヤケース５１内において、第１ギヤ５４および第２ギヤ５５は回転軸２５に対して同軸的に回転可能であり、第２ギヤ５５は第１ギヤ５４よりも外側に位置している。第１ギヤ５４は、外周側にギヤ歯を有し、第２ギヤ５５は、内周側にギヤ歯を有している。

第１モータＭ１の駆動軸に固定されたピニオン５６は、第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ５４に噛合している。同様に、図５に示されているとおり、第２モータＭ２の駆動軸に固定されたピニオン５７は、第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に位置し、外側に配置された第２ギヤ５５に噛合している。

モータＭ１，Ｍ２を回避した位置に、一対の第１ボールねじ機構６１，６１が回転軸２５を挟んで対向する位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。さらに、モータＭ１，Ｍ２および第１ボールねじ機構６１，６１を回避した位置に、他の一対の第２ボールねじ機構６２，６２が、回転軸２５を挟んで対向するように位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。

第１ボールねじ機構６１，６１は、図４に示されているように、回転軸２５と平行に配置されたねじ軸６３と、このねじ軸６３に螺合するボールナット６４とを備えている。ねじ軸６３は、ギヤケース５１の上蓋部に軸受け部６５を介して取り付けられており、その下端は、ギヤケース５１の内部に及んでいる。このねじ軸６３の下端には、ギヤ６６が固定されており、このギヤ６６は第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ５４に噛合している。

一方、ボールナット６４には第１非回転側可動部材６８が取り付けられている。この第１非回転側可動部材６８は、回転軸２５を取り囲む環状の部材である。

第１モータＭ１を駆動してピニオン５６を回転させると、この回転は第１ギヤ５４に伝達される。これによって、第１ギヤ５４に噛合しているギヤ６６が回転して、ボールねじ機構６１，６１のねじ軸６３が回転する。これによって、ボールナット６４およびこれに結合された第１非回転側可動部材６８が回転軸２５に沿って昇降することになる。

第１非回転側可動部材６８および第２非回転側可動部材７８の上面には永久磁石片２２１，２２２がそれぞれ固定されており、第１回転側可動部材８１の下面および第２回転側可動部材８２の下面には永久磁石片２２４，２２５がそれぞれ固定されている。永久磁石片２２１，２２４は、上下に対向して配置されており、同極（Ｎ極またはＳ極）同士が対向させられていて、永久磁石片２２１を永久磁石片２２４を充分に近接させたとき、これらの間の反発力によって、永久磁石片２２４を永久磁石片２２１上で磁気浮遊させることができる。これにより、第１ボールねじ機構６１で発生した駆動力が第１リンク機構３１、３２、３３に伝達される。同様に、永久磁石片２２２，２２５は、上下に対向して配置されており、同極（Ｎ極またはＳ極）同士が対向させられている。したがって、これらを充分に近接させたとき、これらの間の反発力によって、永久磁石片２２５を永久磁石片２２２上で磁気浮遊させることができる。これにより、第２ボールねじ機構６２で発生した駆動力が第２リンク機構４１、４２、４３に伝達される。

この構成によって、第１非回転側可動部材６８と第１回転側可動部材８１とは回転軸２５まわりの相対回転が可能であり、かつ、第１非回転側可動部材６８を上昇させたときに、その駆動力を第１回転側可動部材８１へと伝達することができる。また、第２非回転側可動部材７８と第２回転側可動部材８２とは回転軸２５まわりの相対回転が可能であり、かつ、第２非回転側可動部材７８を上昇させたときにその駆動力を第２回転側可動部材８２へと伝達することができる。

永久磁石片２２１，２２２，２２４および２２５は、たとえば、いずれも回転軸２５を取り囲むリング形状のものであってもよい。ただし、対向配置された一対の永久磁石片２２１，２２２は、一方がリング状であれば、他方はリング状である必要はなく、リング形状の永久磁石片に対向する複数の位置（好ましくは等角度間隔で設定された複数（好ましくは３箇所以上）の位置）に複数の永久磁石片を同極が対向するように対向配置してもよい。他の対向配置された一対の永久磁石片２２４，２２５に関しても同様である。

さらに、第１非回転側可動部材６８の下面には、平面視において永久磁石片２２１と重なる位置にペルチェ素子７１が固定されている。ペルチェ素子７１は冷却面が上を向くように第１非回転側可動部材６８に取り付けられている。ペルチェ素子７１を作動させることで、第１非回転側可動部材６８を介して永久磁石片２２１を冷却することができる。同様に、第２非回転側可動部材７８の下面には、平面視において永久磁石片２２２と重なる位置にペルチェ素子７２が固定されている。ペルチェ素子７２は冷却面が上を向くように第２非回転側可動部材７８に取り付けられている。ペルチェ素子７２を作動させることで、第２非回転側可動部材７８を介して永久磁石片２２２を冷却することができる。

さらに、永久磁石片２２２と永久磁石片２２５の半径方向外側には複数のノズル７３が円周方向に配設されている。ノズル７３は永久磁石片２２２・永久磁石片２２５間の隙間空間、および、永久磁石片２２１・永久磁石片２２４間の隙間空間に向けて冷却された不活性ガス（例えば窒素ガス）を吐出する部材である。ノズル７３が吐出する不活性ガスによりこれらの永久磁石片２２１、２２２、２２４および２２５を冷却することができる。

図６は、第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。リンク機構３１はスピンチャック１の内部に設けられており、挟持部材Ｆ１を開閉するための部材である。

挟持部材Ｆ１は、鉛直方向に回転可能な軸３５の上端に固定されており、平面視においてほぼ楔形状の板状部９５において軸３５の回転軸線から離れた位置に、ウエハＷの端面に対向するように、基板挟持ピンに対応する当接部９６を立設して構成されている。板状部９５の回転中心には、ウエハ支持部９５ａが突設されている。このウエハ支持部９５ａは、ウエハＷの下面において周縁部から微少距離だけ内方に入り込んだ位置に対応する位置に設けられており、ウエハＷの下面の周縁部を下方から支持する。

軸３５には、挟持部材Ｆ１よりも下方において側方に突出したレバー３６が固定されており、このレバー３６の先端には鉛直上方に延びるピン３６ａが立設されている。リンク機構３１は、このレバー３６と、レバー３６に係合する長穴３７ａを有する揺動板３７と、この揺動板３７に結合されたクランク部材３８と、このクランク部材３８の軸部３８ａを回転自在に軸支する軸受け部３９ａを有するレバー３９と、このレバー３９に結合されたクランク部材４０と、このクランク部材４０の一方の軸部４０ａを回転自在に支持する軸受け部材４５と、クランク部材４０の他方の軸部４０ｂと係合する長穴４６ａを有する昇降部材４６とを有している。この昇降部材４６の下端は、第１連動リング３４の上面に結合されている。第１連動リング３４は、第１回転側可動部材８１の外周側の肩部８１ａと掛かり合う位置に配置されている。

図４に示されているとおり、リンク機構３１，３２，３３の昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第１連動リング３４の上面との間に圧縮コイルばね５８が巻装されている。これにより、第１連動リング３４は、下方に向かって付勢されており、その結果として、挟持部材Ｆ１は当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方に向かう閉方向へと付勢されている。

さらに、リンク機構４１，４２，４３についても同様に、昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第２連動リング４４の上面との間に圧縮コイルばね５９が巻装されている。したがって、挟持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方へと向かう閉方向に向かって付勢されている。よって、第１および第２ボールねじ機構６１，６２のボールナット６４が十分に下方にあれば、ウエハＷは圧縮コイルばね５８，５９のばね力によって、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって挟持されることになる。このように圧縮コイルばね５８，５９の弾性力を利用してウエハＷを弾性的に挟持する構成であるので、ウエハＷの破損が生じにくいという利点がある。

図４に示すように、第１連動リング３４の上面側には、等角度間隔で複数本（この実施形態では３本）のガイド軸４７が回転軸２５に沿う鉛直上方に向かって立設されている。このガイド軸４７は、スピンベース２１の下板２３を貫通し、スピンベース２１内に設けられたブッシュ４８によって、昇降可能に保持されている。

したがって、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材８１とともに、水平姿勢を維持しつつ、回転軸２５に沿って昇降することになる。これに伴い、昇降部材４６が昇降すると、クランク部材４０が軸受け部材４５に支持された軸部４０ａを中心に回動することになる。昇降部材４６に形成された長穴４６ａは、水平方向に延びており、これにより、昇降部材４６の昇降運動は、クランク部材４０の回動へとスムーズに変換される。

クランク部材４０の回動により、レバー３９が揺動し、その軸受け部３９ａに支持されたクランク部材３８が平面視においてスピンベース２１の周方向に沿って移動する。揺動板３７に形成された長穴３７ａは、スピンベース２１の半径方向に沿って長く形成されていて、この長穴３７ａに鉛直方向に沿ってピン３６ａが係合しているため、揺動板３７は、水平姿勢を保持しつつ、スピンベース２１に対して若干上下動しながら揺動することになる。この揺動板３７の揺動に伴い、ピン３６ａがスピンベース２１の周方向に沿って変位するから、これにより、レバー３６が軸３５を介して挟持部材Ｆ１の回動を引き起こす。このようにして、リンク機構３１は、第１回転側可動部材８１の昇降運動を、挟持部材Ｆ１の回動運動へと変換する。

リンク機構３２，３３の構成は、リンク機構３１の構成と同様であり、これらは、第１連動リング３４の働きにより、連動して動作する。

挟持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応するリンク機構４１，４２，４３の構成も、リンク機構３１とほぼ同様であるので、その説明を省略する。ただし、第２連動リング４４は第１連動リング３４よりもスピンベース２１の半径方向外方側に位置しているから、クランク部材４０の軸部４０ａはリンク機構３１の場合よりも短くなっており、それに応じて、軸受け部材４５の構成が若干異なっている。なお、図３において、４９は、第２連動リング４４に立設されたガイド軸であって、第１連動リング３４に立設されたガイド軸４７と同様な機能を有し、かつ、このガイド軸４７と同様に、スピンベース２１に対して昇降可能に結合されている。

次に、この基板処理装置を用いた基板処理について説明する。

まず、図１を参照して、図示しない搬送ロボットによりウエハＷがスピンチャック１上方まで搬送される。この状態では、スピンチャック１の挟持部材Ｆ１〜Ｆ３、およびＳ１〜Ｓ３はすべて開放状態である。搬送ロボットによりウエハＷが挟持部材Ｆ１〜Ｆ３およびＳ１〜Ｓ３に載置されると、ウエハＷは挟持部材Ｆ１〜Ｆ３または挟持部材Ｓ１〜Ｓ３のいずれにより挟持される。ここでは挟持部材Ｆ１〜Ｆ３によりウエハＷの周縁部が挟持されるとする。ウエハＷが挟持部材Ｆ１〜Ｆ３に載置されると、制御部１００は第１動作変換機構Ｆ１の第１モータＭ１を回転させ、第１非回転側可動部材６８およびその上面に固定された永久磁石片２２１を下降させる。この結果、永久磁石片２２４への磁気浮遊力が失われ、昇降部材４６が圧縮コイルバネ５８の付勢力により下降し、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３が閉方向に回動してウエハＷの周縁が挟持部材Ｆ１〜Ｆ３により挟持される。

次に、制御部１００はモータ２を回転させてスピンチャック１およびスピンチャック１に挟持固定されたウエハＷを回転させる。制御部１００はこの状態で、ヒータ１０を作動させて、ウエハＷの上面を加熱する。ヒータ１０の発熱により、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３もヒータ１０により加熱される。

制御部１００は、ウエハＷの回転を継続しつつ、バルブ９を開放して、ノズル３からウエハＷの上面に向けてエッチング液を供給する。これにより、ウエハＷの上面においてエッチング処理が進行する。同時に、バルブ５を開放して中心軸ノズル２６からウエハの下面に向けてエッチング液を供給する。これにより、ウエハＷの下面においてエッチング処理が進行する。ウエハＷに供給されるエッチング液がヒータ１０により加熱されているため、効率的にエッチング処理を実行することが可能になる。

このようなエッチング処理に並行して制御部１００はウエハＷの持ち替え処理を行う。すなわち、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持から、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３による挟持へのウエハＷの持ち替えを行う。まず、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３を開放状態から挟持状態に切り替える。具体的には、制御部１００は、第２動作変換機構Ｆ２のモータＭ２を回転させて、第２非回転側可動部材７８およびその上面に固定された永久磁石片２２２を下降させる。この結果、永久磁石片２２５への磁気浮遊力が失われ、昇降部材４８が圧縮コイルバネ５８の付勢力により下降し、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３がウエハＷの周縁を挟持する。

次に、制御部１００はウエハＷの回転を継続しつつ、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３によるウエハＷの挟持を解除する。具体的には、制御部１００は第１動作変換機構Ｆ１のモータＭ１を回転させ、第１非回転側可動部材６８およびその上面に固定された永久磁石片２２１を上昇させる。この結果、永久磁石片２２４への磁気浮遊力が発生して、昇降部材４６が圧縮コイルバネ５８の付勢力に抗して上昇する。この結果、挟持部材Ｆ１〜ＦによるウエハＷの周縁の挟持が解除される。

ここで、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３はヒータ１０により高温に加熱されている。ヒータ１０で照射されることで挟持部材Ｆ１〜Ｆ３に発生した熱量はリンク機構３２（図３）を介して、リンク機構３２の末端に位置する第１連動リング３４およびその下面に固定されている永久磁石片２２４、並びに永久磁石片２２４に近接する永久磁石片２２１に伝熱し、これらを昇温させる。永久磁石片２２１および２２４が高温になると磁力が減少し、永久磁石片２２１および２２４との間に強い磁気浮遊力を発生できなくなる。そうなると、第１非回転可動部材６８およびその上面に固定された永久磁石片２２１が上昇しても、その上昇力が昇降部材４６に伝達されず、昇降部材４６は上昇しない。その結果、挟持部材Ｆ１〜Ｆ３が開放できなくなる。

そこで、本実施形態では、ペルチェ素子７１、７２およびノズル７３により永久磁石片２２１、２２２、２２４、および２２５を冷却して、ヒータ１０による永久磁石片の昇温を回避している。この結果、ウエハ加熱により高い効率でエッチング可能な基板処理装置においても、磁力を応用した基板開閉機構を確実に作動させることが可能になる。

エッチング液によるエッチングを所望時間継続すると、制御部１００はウエハＷに向けたエッチング液の供給を停止する。以上のように、エッチング処理中にウヘハＷの持ち替え処理を実行しているため、ウエハＷの外周縁には挟持部材のために全くエッチング処理されない箇所が生じない。これによりウエハＷの外周縁を全周に亘ってエッチング処理することができる。

制御部１００はエッチング供給バルブ５および９を閉止することによりウエハ１００に向けたエッチング液の供給を停止すると共に、純水供給バルブ４および８を開放して、ウエハＷの上面および下面に純水を供給する。これにより、ウエハＷに付着したエッチング液が洗い流される。

エッチング液によるエッチングを所望時間継続すると、制御部１００は純水供給を停止した後、ウエハを高速回転して、ウエハＷに付着した純水を周囲に飛散させてウエハＷを乾燥させる乾燥処理を実行する。

次に、制御部１００は、スピンチャック１を停止させた後、挟持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの固定を解除する。図示しない基板搬送ロボットによりウエハＷをスピンチャック１上から排出する。

上記実施の形態ではウエハＷはその上方に配置のヒータにより加熱されたが、スピンチャック１にヒータを組み込むなどして、ウエハＷを下方から加熱するようにしてもよい。

また、上記実施の形態の基板処理装置において永久磁石片２２４を冷却するためのペルチェ素子を第１回転側可動部材８１に取り付けてもよい。同様に、永久磁石片２２５を冷却するためのペルチェ素子を第２回転側可動部材８２に取り付けてもよい。この場合、第１回転側可動部材８１および８２に取り付けられたペルチェ素子に向けて駆動電流を送る送電線は、回転軸２５の内部に沿って配線すればよい。

第１回転側可動部材８１を介した永久磁石片２２４の昇温を低減するために、第１回転側可動部材８１と永久磁石片２２４との間に断熱部材を介在させてもよい。同様に、第２回転側可動部材８２を介した永久磁石片２２５の昇温を低減するために、第２回転側可動部材８２と永久磁石片２２５との間に断熱部材を介在させてもよい。

本発明は、枚葉型の基板処理装置に係るものである。

１ スピンチャック
２ モータ
１０ ヒータ
２１ スピンベース
３１、３２、３３ 第１リンク機構
４１、４２、４３ 第２リンク機構
６１ 第１ボールねじ機構
６２ 第２ボールねじ機構
７１、７２ ペルチェ素子
２２１、２２２、２２４、２２５ 永久磁石片
Ｆ１〜Ｆ３ 挟持部材
Ｓ１〜Ｓ３ 挟持部材
Ｗ 半導体ウエハ（ウエハ）

Claims (3)

1. スピンチャックと、
   前記スピンチャックを回転させる回転部材と、
   前記スピンチャックの上面において前記基板の外周を挟持することにより前記基板を前記スピンチャックに支持する挟持部材と、
   前記スピンチャックに支持された基板に向けて処理液を供給する処理液供給部材と、
   前記スピンチャックに支持された基板を加熱する加熱手段と、
   スピンチャック内に設けられた前記挟持部材を開閉させる挟持部材開閉機構と、
   前記スピンチャックと非接触の位置に配置され、前記挟持部材を開閉させるための駆動力を発生させる駆動力発生機構と、
   前記駆動力発生機構で発生した駆動力を前記開閉機構に非接触で伝達する、同一極性の一対の磁石を含む駆動力伝達機構と、
   前記一対の磁石の少なくとも一方を冷却する冷却機構とを備えた基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、前記冷却機構は前記磁石の近傍に固定されたペルチェ素子を含む、基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、前記冷却機構は冷却された不活性ガスを前記磁石に吹き付けるノズルを含む、基板処理装置

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